Mục lục
Cảm biến màu là gì?
Nguyên lý hoạt động của cảm biến màu?
Ứng dụng trong thực tế
Hướng dẫn lập trình với cảm biến màu trên Ranzer
Các chương trình xây dựng với cảm biến màu trên Ranzer
Thử thách sáng tạo
Cảm biến màu là loại cảm biến có khả năng phát hiện ra màu sắc của vật khi đặt trước nó
Hình 1: Màu sắc bất kỳ được tổng hợp từ 3 màu cơ bản
Cảm biến màu tích hợp trên các loại robot của Vrobox có khả năng phát hiện tốt được 6 màu: Đỏ, vàng, xanh lá, xanh lam, trắng, đen.
2. Nguyên lý hoạt động của cảm biến màu
Ánh sáng trong tự nhiên là ánh sáng trắng, gồm hỗn hợp rất nhiều các loại ánh sáng có bước sóng màu sắc khác nhau. Khi chiếu ánh sáng vào một vật thể bất kỳ, thì tại bề mặt vật thể sẽ xảy ra hiện tượng hấp thụ nếu ánh sáng chiếu vào khác với màu vật thể, và phản xạ lại nếu ánh sáng chiếu vào cùng màu với vật thể.
Cảm biến màu Vrobox sử dụng để thiết kế module sử dụng cảm biến TCS3200. Sơ đồ khối cấu tạo của cảm biến như hình 2 bên dưới. Nó gồm 3 thành phần chính: Khối lọc màu, khối chuyển đổi màu thành tín hiệu số và khối chân điều khiển.
Hình 2: Sơ đồ khối của cảm biến màu
Khối lọc màu: Được cấu tạo gổm rất nhiều những phần tử nhỏ có thể lọc được 3 màu cơ bản: Đỏ, Xanh Lá, Xanh Dương (Chi tiết như hình 3 bên cạnh), các phần tử này được sắp xếp xen kẽ và trải đều.
Hình 3: Khối lọc màu của cảm biến màu
Khối chuyển đổi màu thành tín hiệu số: Có nhiệm vụ chuyển đổi màu phát hiện được thành tần số của 3 loại màu cơ bản : Đỏ, Xanh Lá, Xanh Dương.
Khối chân điều khiển: Được kết nối với robot, điều khiển khối lọc màu và khối chuyển đổi màu thành tín hiệu số để thu được tín hiệu tần số ở đầu ra.
Khi đặt vật trước cảm biến ánh sáng, cảm biến sẽ chiếu ánh sáng trắng vào vật thể, ánh sáng phản xạ từ vật thể sẽ đi qua khối lọc màu. Cảm biến phản ứng với màu sắc bằng cách chuyển đổi màu sắc đi qua nó thành một tần số với tỉ lệ màu sắc được phát hiện. Robot sử dụng cụm chân điều khiển, điều khiển module cảm biến màu đọc lần lượt tần số ánh sáng đỏ, xanh lá và xanh lam của vật thể. Bộ dữ liệu này sẽ được robot so sánh với cơ sở dữ liệu được cài đặt sẵn trong robot, để xác định màu sắc của vật thể.
3. Ứng dụng
Cảm biến màu được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và các thiết bị điện tử:
+ Trong công nghiệp: Cảm biến màu dùng để phát hiện tông màu vải chuẩn để kiểm soát chất lượng vải sau khi nhuộm,
Kiểm soát chất lượng đồng đều của màu sơn ô tô sau khi sơn, kiểm soát chất lượng của các bản thảo sau in ấn, kiểm ….
Hình 4: Cảm biến màu kiểm tra xem hộp đã được dán đầy đủ nhãn hay chưa
Hình 5: Cảm biến màu kiểm tra tất cả các vỉ thuốc đã được đóng đầy đủ thuốc hay chưa
4.Hướng dẫn lập trình với module cảm biến màu
4.1. Kết nối phần cứng
4.2. Thao tác cơ bản để chạy một chương trình
4.3. Hướng dẫn lấy block lập trình mô đun cảm biến màu trên phần mềm
1. 4.4. Các thao tác với block lập trình với mô đun cảm biến màu
Đặc điểm của cảm biến màu là đầu vào dữ liệu, nên cảm biến màu không thể đứng độc lập 1 mình trong chương trình, mà phải đi kèm với các block khác. Các nhóm block hay được sử dụng để kết hợp với module cảm biến màu bao gồm:
Nhóm các block tính toán:
Nhóm các block điều khiển
Thường thì chúng sẽ được kết hợp với nhau kiểu thế này:
4.5. Các chương tình được xây dựng với cảm biến màu sắc
Chương trình 1
Đoạn chương trình bên dưới, sẽ kiểm tra màu sắc đưa đến gần cảm biến màu sắc:
+ Nếu là màu đỏ thì sẽ sáng led RGB màu đỏ
+ Nếu là các màu khác thì tắt led RGB
Tùy chọn chương trình: Các bé có thể đổi màu nhận biết ở đầu vào, và đổi màu hiển thị led ở đầu ra để trải nghiệm các trường hợp khác của đoạn code này nhé, ví dụ:
+ Phát hiện màu trước cảm biến là màu vàng thì cho sáng đèn RGB màu vàng.
+ Phát hiện màu trước cảm biến là màu xanh lá thì cho sáng đèn RGB màu xanh lá.
Tư duy: Các bé hãy thử tưởng tượng máy kiểm tra nhãn như ở hình 4 phía trên hoạt động thế nào nhé? Rồi viết lại chương trình thực hiện chức năng đó nhé.
Gợi ý: Cho robot kiểm tra liên tục
+ Nếu màu sắc phát hiện là màu đỏ => chứng tỏ sản phẩm chưa dán nhãn => bé cho led RGB sáng màu đỏ, đồng thời kêu tit tit tit bằng buzzer
+ Nếu màu sắc phát hiện làm màu trắng => chứng tỏ sản phẩm đã dán nhãn => bé cho led RGB sáng màu xanh lá
Chương trình 2
Đoạn chương trình bên dưới, sẽ kiểm tra liên tục màu sắc đưa đến gần cảm biến màu sắc:
+ Nếu là màu đỏ sẽ sáng liên tục led RGB màu đỏ
+ Nếu là màu xanh lá sẽ sáng liên tục led RGB màu xanh lá
+ Nếu là màu xanh lam sẽ sáng liên tục led RGB màu xanh lam
+ Nếu là màu vàng sẽ sáng liên tục led RGB màu vàng
+ Nếu là màu đen sẽ tắt led RGB.
Chương trình 3
Đoạn chương trình bên dưới, sẽ kiểm tra liên tục màu sắc đưa đến gần cảm biến màu sắc:
+ Nếu là màu đỏ thỉ robot sẽ chuyển động tiến về phía trước với vận tốc 99% trong 1 giây.
+ Nếu là màu xanh lá thì robot sẽ chuyển động lùi về phía sau với vận tốc 99% trong 1 giây.
+ Nếu là màu xanh lam thì robot sẽ chuyển động quay sang trái với vận tốc 99% trong 1 giây.
+ Nếu là màu vàng thì robot sẽ chuyển động quay sang phải với vận tốc 99% trong 1 giây.
Như vậy Vrobox đã giới thiệu với các bé cách chơi cũng như xây dựng các ứng dụng sử dụng cảm biến siêu màu sắc. Như đã trình bầy ở trên, cảm biến màu sắc được sử dụng rất nhiều trong các thiết bị hàng ngày cũng như trong sản xuất công nghiệp, hãy thử tưởng tượng quá trình đó như thế nào để xây dựng nên những chương trình thú vị sử dụng luôn cảm biến màu sắc nhé. Chúc các bé học giỏi, thành công và tiến xa hơn cùng VroboX!
